DE19633563C2 - Exhaust system of an internal combustion engine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention relates to an exhaust system of an internal combustion engine of the type of the main claim.
Aus der gattungsgemäßen DE 23 11 475 A1 ist eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein im wesentlichen zylindrisches Katalysatorgehäuse über ein ebenfalls zylindrisches Abgasrohr beaufschlagt wird, wobei die Achsen des Abgasrohres und des Katalysatorgehäuses einen Winkel von etwa 110° einschließen. Eine derartige Abgasanlage hat den Nachteil, daß durch die Zuordnung zwischen Abgasrohr und Katalysatorgehäuse eine sehr ungleichmäßige Anströmung der Katalysatorstirnfläche erfolgt und eine entsprechende ungleichmäßige Beaufschlagung des Katalysatorträgers verursacht wird.From the generic DE 23 11 475 A1 an exhaust system is one Internal combustion engine known in which a substantially cylindrical Catalyst housing is acted upon via a likewise cylindrical exhaust pipe, wherein the axes of the exhaust pipe and the catalyst housing an angle of enclose about 110 °. Such an exhaust system has the disadvantage that Assignment between exhaust pipe and catalytic converter housing a very uneven The flow onto the face of the catalyst takes place and a corresponding uneven Loading of the catalyst carrier is caused.
Aus der DE 23 45 383 A1 ist weiterhin eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Achse des Katalysatorgehäuses und die Achse des Abgasrohres in einen Winkel von 90° zueinander verlaufen. Zur Vergleichmäßigung der An- bzw. Durchströmung des Katalysators ist vor dem Katalysatorgehäuse eine Umlenkeinrichtung angeordnet, der eine Lochplatte nachgeschaltet ist. Bei dieser Lochplatte ist an den Stellen stärkerer Anströmung durch die Abgase, nämlich in der Plattenmitte, der Lochanteil der Platte geringer und dementsprechend der Strömungswiderstand größer als an den Rändern.DE 23 45 383 A1 also describes an exhaust system of an internal combustion engine known in which the axis of the catalyst housing and the axis of the exhaust pipe run at an angle of 90 ° to each other. To equalize the arrival or Flow through the catalyst is one in front of the catalyst housing Deflector arranged, which is followed by a perforated plate. At this Perforated plate is at the points of stronger inflow by the exhaust gases, namely in the Plate center, the hole proportion of the plate less and accordingly the Flow resistance greater than at the edges.
Aus der DE 28 43 365 C2 ist weiterhin eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem ovalzylindrischen Katalysatorgehäuse, einem zylindrischen Abgasrohr und einem dazwischen angeordneten Einströmtrichter bekannt, bei dem der Einströmtrichter mit Leitvorrichtungen zur Beeinflussung der Abgasdurchströmung versehen ist. Mit diesen Leitvorrichtungen soll eine Vergleichmäßigung der Katalysatordurchströmung erzielt werden, wobei die Leitvorrichtung gezielt so angeordnet sind, daß die Abgasbeaufschlagung des Katalysatorträgers gleichmäßig auf seine gesamte ovale Stirnfläche erfolgt. Dazu sind zwei gegenüberliegende Leitvorrichtungen in Form von Einprägungen des Gehäuses so angeordnet, daß sie sich an den beiden weniger gekrümmten Seitenflächen befinden und durch ihre V-förmige Ausbildung die Abgase verstärkt in die Außenbereiche zu den stärker gekrümmten Seitenflächen umlenken. Ein derartiger Einströmstutzen ist geeignet für Abgasanlagen, bei denen die Achsen des eingangsseitigen Abgasrohres und des Katalysatorträgers bzw. des Katalysatorgehäuses miteinander fluchten oder parallel zueinander verlaufen. Wird die Abgasanlage aufgrund des beengten Bauraumes am Einbauort so ausgebildet, daß die Achsen des Abgasrohres und des Katalysatorträgers nicht fluchten bzw. parallel zueinander verlaufen, ist mit einem derartigen Einströmstutzen keine gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysatorgehäuses mehr möglich. Um dennoch eine gleichmäßige Beaufschlagung zu erreichen, müßte der in den Einströmstutzen einmündende Abschnitt des Abgasrohres sehr stark abgewinkelt werden, um wieder eine parallele bzw. fluchtende Achsrichtung auszubilden. Eine derartige Krümmung des Abgasrohres würde jedoch zu einer nicht gewollten Erhöhung des Abgasgegendruckes führen. Ohne diese Abwinkelung würde die Beaufschlagung des Katalysatorgehäuses ungleichmäßig, wobei die dem eingeschlossenen Winkel der beiden Achsen abgewandte Gehäusehälfte stärker beaufschlagt wäre.DE 28 43 365 C2 also describes an exhaust system of an internal combustion engine with an oval cylindrical catalyst housing, a cylindrical exhaust pipe and an interposed inflow funnel known in which the Inflow funnel with guide devices for influencing the exhaust gas flow is provided. These guidance devices are intended to make the Catalyst flow can be achieved, with the guide device specifically so are arranged that the exhaust gas application of the catalyst carrier evenly on its entire oval face. There are two opposite Guide devices in the form of impressions of the housing arranged so that they are on the two less curved side surfaces and by their V-shaped training increases the exhaust gases in the outdoor areas to the stronger Deflect the curved side surfaces. Such an inlet nozzle is suitable for Exhaust systems in which the axes of the inlet-side exhaust pipe and The catalyst carrier or the catalyst housing are aligned with one another or in parallel to each other. If the exhaust system due to the limited space on Installation location designed so that the axes of the exhaust pipe and The catalyst carrier is not aligned or runs parallel to one another such inflow nozzle no uniform exposure to the Catalytic converter housing more possible. To ensure an even application to reach, the section of the Exhaust pipe are angled very sharply to make a parallel or aligned again Train axis direction. Such a curvature of the exhaust pipe would, however lead to an undesired increase in exhaust gas back pressure. Without these Bending would make the loading of the catalyst housing uneven, the opposite of the included angle of the two axes Half of the housing would be charged.
Es ist demgegenüber eine Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, bei der die Katalysatoranströmung schräg erfolgt, wobei die Achsen des Katalysatorgehäuses bzw. des Katalysatorträgers und des eingangsseitigen Abgasrohres nicht fluchten bzw. parallel zueinander verlaufen, dahingehend zu verbessern, daß mit geringem baulichen und fertigungstechnischen Aufwand eine gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysatorgehäuses bzw. des Katalysatorträgers über die gesamte Stirnfläche sichergestellt ist.In contrast, it is an object of the invention, a generic exhaust system an internal combustion engine in which the catalyst flow occurs obliquely, wherein the axes of the catalyst housing or the catalyst carrier and the do not align the inlet-side exhaust pipe or run parallel to each other, to improve in that with little construction and manufacturing technology Effort even application of the catalyst housing or Catalyst carrier is ensured over the entire end face.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. This object is achieved with the characterizing features of Main claim solved.
Wenn bei einer Abgasanlage, deren Katalysatorgehäuse und eingangsseitiges Abgasrohr nicht fluchtend bzw. nicht parallel verlaufend angeordnet sind, eine Leitvorrichtung im Einströmstutzen so angeordnet wird, daß sie sich auf den Strömungsverlauf bezogen an dessen längerem Außenabschnitt befindet, wird eine gezielte Ablösung der Strömung von der Außenwand erreicht. Diese führt zu einer Vergleichmäßigung der Anströmung des Katalysatorträgers und sorgt insbesondere für eine verstärkte Anströmung des innen (bezogen auf den Winkel zwischen den beiden Achsen) liegenden Abschnittes des Katalysatorgehäuses. Eine derartige Leitvorrichtung kann besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden, wenn diese als eingedrückter Abschnitt des Gehäuses des Einströmtrichters ausgebildet wird. Die Leitvorrichtung kann dabei fertigungstechnisch günstig bereits bei der Formgebung des Gehäuses des Einströmstutzens mit ausgeformt werden, so daß zusätzliche Fertigungsschritte nicht erforderlich werden.If with an exhaust system, its catalyst housing and input side Exhaust pipe are not aligned or not parallel, one Guide device is arranged in the inlet connection so that it is on the Flow course related to the longer outer section is a targeted separation of the flow from the outer wall is achieved. This leads to one Uniformization of the flow to the catalyst carrier and ensures in particular for an increased flow towards the inside (based on the angle between the section of the catalyst housing lying on both axes). Such Guide device can be manufactured particularly easily and inexpensively, if this is designed as a pressed-in section of the housing of the inflow funnel becomes. The guiding device can already be cheap in terms of production technology Shaping of the housing of the inflow connector to be molded, so that additional manufacturing steps are not required.
Eine besonders gleichmäßige Anströmung des Katalysatorgehäuses bzw. des Katalysatorträgers wird erreicht, wenn die Leitvorrichtung am Einströmstutzen mit einer Abrißkante versehen ist. Durch diese Abrißkante wird eine gezielte Umlenkung des Abgasstromes und eine Vergleichmäßigung über die anzuströmende Fläche erreicht. A particularly even flow to the catalyst housing or The catalyst carrier is reached when the guide device is attached to the inlet connector a tear-off edge is provided. This tear-off edge is a targeted redirection of the exhaust gas flow and an equalization over the area to be flown reached.
Eine besonders gute Ablösung des Abgasstromes vom Bereich der Außenwand wird erzielt, wenn die Leitvorrichtung einen, in Strömungsrichtung gesehen, auswärtsgebogenen Anströmabschnitt aufweist, an den sich die Abrißkante anschließt. Durch diese Ausbildung wird ein Ablösen der Wandströmung noch einmal verbessert.A particularly good detachment of the exhaust gas flow from the area of the outer wall achieved when the guide device, viewed in the direction of flow, has outward-curved inflow section to which the tear-off edge connects. This design improves the detachment of the wall flow again.
Ein besonders einfach herzustellender und kostengünstiger Aufbau der Abgasanlage ergibt sich, wenn der Einströmtrichter aus mindestens zwei schalenartigen Gehäuseteilen zusammengesetzt ist, wobei vorteilhafter Weise die Leitvorrichtung vollständig in einem der schalenartigen Gehäuseteile ausgebildet ist.A particularly easy to manufacture and inexpensive construction of the exhaust system results if the inflow funnel consists of at least two shell-like Housing parts is assembled, advantageously the guide device is completely formed in one of the shell-like housing parts.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of the invention result from the Subclaims and the description.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt inAn embodiment of the invention is in the following description and Drawing explained in more detail. The latter shows in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine nur teilweise dargestellte Abgasanlage, Fig. 1 shows a longitudinal section through a partially illustrated exhaust system,
Fig. 2 eine Ansicht des Einströmstutzens in Richtung 11 nach Fig. 1 und Fig. 2 is a view of the inlet connector in the direction 11 of FIG. 1 and
Fig. 3 eine Ansicht einer Halbschale des Einströmstutzens in Richtung III nach Fig. 1. Fig. 3 is a view of a half-shell 1 in the direction of the Einströmstutzens III of FIG..
Die in den Fig. 1 bis 3 teilweise dargestellte Abgasanlage einer Brennkraftmaschine hat ein in diesem Ausführungsbeispiel kreiszylindrisch ausgebildetes Katalysatorgehäuse 1, in dem ein nicht näher dargestellter Katalysatorträger angeordnet ist. Dieses Katalysatorgehäuse 1 ist über einen stirnseitig angeordneten Einströmstutzen 2 mit einem eingangsseitigen Abgasrohr 3 verbunden, das über einen nicht näher dargestellten Abgasrohrkrümmer mit den ebenfalls nicht näher dargestellten Brennräumen der Brennkraftmaschine verbunden ist. Das Abgasrohr 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ovalzylindrisch ausgebildet. Die Hauptachse 4 des Abgasrohres verläuft im Eintrittsbereich in den Einströmstutzen 2 in einem Winkel α von etwa 115° zur Längsachse 5 des Katalysatorgehäuses 1. The exhaust system of an internal combustion engine, which is partially shown in FIGS. 1 to 3, has a catalytic converter housing 1 of circular cylindrical design in this exemplary embodiment, in which a catalytic converter support ( not shown) is arranged. This catalytic converter housing 1 is connected via an inlet connection 2 arranged on the end face to an inlet-side exhaust pipe 3 , which is connected to the combustion chambers of the internal combustion engine, also not shown, via an exhaust pipe elbow (not shown). The exhaust pipe 3 is oval-cylindrical in this embodiment. The main axis 4 of the exhaust pipe extends in the inlet area into the inlet connection 2 at an angle α of approximately 115 ° to the longitudinal axis 5 of the catalyst housing 1 .
Der Einströmstutzen 2 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Halbschalen 6, 7. Die Halbschale 6 hat einen kurzen, zylindrisch angeformten Stutzen 8, der im Bereich der Stirnseite 9 des Katalysatorgehäuses 1 mit diesem verbunden ist. An der dem Katalysatorgehäuse 1 abgewandten Seite hat die Halbschale 6 einen kragenartig nach außen abgewinkelten Befestigungsrand 10, an dem ein entsprechender kragenartig abgewinkelter Befestigungsrand 11 der Halbschale 7 anliegt. Durch Verschweißen der beiden aufeinanderliegenden Befestigungsränder 10 und 11 sind die beiden Halbschalen verbunden und bilden den Einströmstutzen 2. Die zusammengesetzten Halbschalen 6 und 7 haben einen Fortsatz in Form eines zweiten Stutzens 12, der zur Aufnahme und Befestigung des Abgasrohres 3 dient.In this exemplary embodiment, the inlet connection 2 consists of two half-shells 6 , 7 . The half-shell 6 has a short, cylindrically shaped connection piece 8 , which is connected to the catalyst housing 1 in the region of the end face 9 thereof. On the side facing away from the catalytic converter housing 1 , the half-shell 6 has a fastening edge 10 which is angled outward in the manner of a collar and against which a corresponding fastening edge 11 of the half-shell 7 which is angled in the manner of a collar bears. By welding the two superimposed mounting edges 10 and 11 , the two half-shells are connected and form the inflow connector 2 . The assembled half-shells 6 and 7 have an extension in the form of a second connecting piece 12 , which serves to receive and fasten the exhaust pipe 3 .
Die Halbschale 7 ist in der Draufsicht nach Fig. 3 (von der dem Katalysatorgehäuse 1 abgewandten, geschlossenen Seite her gesehen) als rundes Deckelelement 13 ausgebildet, an das der Stutzen 12 bzw. der durch die Halbschale 7 gebildete Teil des Stutzens 12 seitlich angeformt ist. Das Deckelelement 13 ist gegenüber der Stirnseite 9 des Katalysatorgehäuses 1 schräg angeordnet. Seine in Fig. 1 ersichtliche flächige Ausrichtung entspricht im wesentlichen der Achsrichtung der Hauptachse 4. Das Deckelelement 13 hat einen nach innen, zum Katalysatorgehäuse 1 hin, eingedrückten Abschnitt 14, der als Leitvorrichtung für den Abgasstrom dient. Dieser eingedrückte Abschnitt 14 ist, in der Draufsicht gesehen, etwa dreieckförmig ausgebildet und befindet sich in der dem Stutzen 12 zugewandten unteren Hälfte des Deckelelementes 13. Die Grundfläche 15 des eingedrückten Abschnittes 14 ist - wie zuvor angeführt - etwa dreieckförmig mit zwei gleichen Schenkeln 16 und 17 ausgebildet, die in diesem Ausführungsbeispiel einen Winkel von etwa 110° einschließen. Die durch die beiden Schenkel 16 und 17 gebildete Spitze des Dreieckes ist dem Stutzen 12 zugewandt und befindet sich etwa im Bereich des Überganges 18 zwischen Stutzen 12 und der Kreisfläche des Deckelelementes 13. Die Grundseite 19 der Grundfläche 15 des eingedrückten Abschnittes 14 ist mit einer leichten Auswärtskrümmung (vom Stutzen 12 aus gesehen) versehen. Die Länge der beiden Schenkel 16 und 17 ist so bemessen, daß diese bis nahe an den Rand des Deckelelementes 13 reichen. Der durch die Eindrückung der Grundfläche 15 ausgebildete Rand 20 zwischen Grundseite 19 und dem angrenzenden, nicht eingedrückten Bereich des Deckelelementes 13 ist so ausgebildet, daß der Übergang 21 zum nicht eingedrückten Bereich des Deckelelementes etwa rechtwinkelig verläuft. Der Übergang 22 zwischen der Grundfläche 15 und dem Rand 20 ist in einem spitzen Winkel ausgeführt, der einen relativ kleinen Krümmungsradius aufweist. Dieser Übergang 22 dient als Abrißkante für den Abgasstrom. Um die Steifigkeit der Halbschale 7 und des Einströmstutzens 2 zu erhöhen und einen günstigeren Strömungsverlauf zu erzielen, ist die Grundfläche 15 mit einer leichten Außenwölbung versehen.The half-shell 7 (from the side opposite the catalytic converter housing 1, viewed closed side) in the plan view of Fig. 3 is formed as a round lid member 13 to which the nozzle or formed by the half-shell 7 of the dispensing nozzle is formed at the side 12 12 . The cover element 13 is arranged obliquely with respect to the end face 9 of the catalyst housing 1 . Its planar alignment shown in FIG. 1 essentially corresponds to the axial direction of the main axis 4 . The cover element 13 has a section 14 which is pressed inwards towards the catalytic converter housing 1 and which serves as a guiding device for the exhaust gas flow. Seen in plan view, this indented section 14 is approximately triangular in shape and is located in the lower half of the cover element 13 facing the nozzle 12 . The base surface 15 of the indented section 14 is - as previously mentioned - approximately triangular in shape with two identical legs 16 and 17 , which in this exemplary embodiment form an angle of approximately 110 °. The tip of the triangle formed by the two legs 16 and 17 faces the socket 12 and is located approximately in the region of the transition 18 between socket 12 and the circular surface of the cover element 13 . The base side 19 of the base surface 15 of the pressed-in section 14 is provided with a slight outward curvature (seen from the nozzle 12 ). The length of the two legs 16 and 17 is dimensioned such that they extend close to the edge of the cover element 13 . The edge 20 formed by the indentation of the base area 15 between the base side 19 and the adjacent, not pressed-in area of the cover element 13 is designed such that the transition 21 to the area of the cover element which is not pressed in is approximately at right angles. The transition 22 between the base 15 and the edge 20 is made at an acute angle, which has a relatively small radius of curvature. This transition 22 serves as a tear-off edge for the exhaust gas flow. In order to increase the rigidity of the half-shell 7 and the inflow connector 2 and to achieve a more favorable flow pattern, the base surface 15 is provided with a slight external curvature.
Um die Steifigkeit und Biegefestigkeit des Einströmstutzens zu erhöhen, ist die mit der Leitvorrichtung versehene Halbschale 7 auf ihrer Ausßenseite durch eine zusätzliche Halbschale 23 überdeckt, die ebenfalls mit dem Rand 10 bzw. 11 verbunden ist.In order to increase the rigidity and bending strength of the inflow connector, the half-shell 7 provided with the guide device is covered on its outer side by an additional half-shell 23 , which is also connected to the edge 10 and 11 , respectively.
Durch den als Leitvorrichtung für den Abgasstrom dienenden eingedrückten Abschnitt 14 wird der Abgasstrom im Bereich dieser Eindrückung so abgelenkt, daß ein wesentlicher Teil des Abgasstromes in den mittleren und unteren Bereich (Fig. 1) des Katalysatorgehäuses 1 abgelenkt wird. Damit wird eine gleichmäßigere Beaufschlagung des Katalysatorgehäuses und damit des Katalysatorträgers erzielt. Die Ausbildung des Einströmstutzens 2 und die Anordnung der Leitvorrichtung bzw. des eingedrückten Abschnittes 14 sind so vorgesehen, daß sich diese auf den Strömungsverlauf bezogen am längeren Außenabschnitt 24 des Einströmstutzens befinden.The section 14 , which serves as a guiding device for the exhaust gas flow, deflects the exhaust gas flow in the region of this indentation in such a way that a substantial part of the exhaust gas flow is deflected into the middle and lower region ( FIG. 1) of the catalyst housing 1 . A more uniform loading of the catalyst housing and thus the catalyst carrier is thus achieved. The design of the inlet connection 2 and the arrangement of the guide device or the pressed-in section 14 are provided such that they are located on the longer outer section 24 of the inlet connection in relation to the flow pattern.
Die Lage und Größe der Leitvorrichtung und die Lage des Überganges 22 und damit der Abrißkante sind im wesentlichen abhängig von den Durchmessern bzw. Halbmessern des Katalysatorgehäuses 1 und des Abgasrohres 3 und vom Winkel α der beiden Hauptachsen 4 und 5.The position and size of the guide device and the position of the transition 22 and thus the tear-off edge are essentially dependent on the diameters or half-diameters of the catalytic converter housing 1 and the exhaust pipe 3 and on the angle α of the two main axes 4 and 5 .
Die beschriebene Ausführungsform kann mit geringem fertigungstechnischen Aufwand als tiefgezogenes Formteil hergestellt werden. Im Gegensatz zum hier dargestellten Ausführungsbeispiel können die Abrißkante bzw. die Leitvorrichtung auch durch ein in den Einströmstutzen 2 eingesetztes, beispielsweise eingeschweißtes Element ausgebildet sein.The embodiment described can be produced as a deep-drawn molded part with little production outlay. In contrast to the exemplary embodiment shown here, the tear-off edge or the guiding device can also be formed by an element inserted, for example welded, into the inlet connection 2 .
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE19633563A1 (en) | 1998-02-26 |
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